電工實(shí)驗(yàn)室THHE-1實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

1/35《電路分析基礎(chǔ)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)2/35實(shí)驗(yàn)二電路元件伏安特性的測(cè)繪一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)會(huì)識(shí)別常用電路元件的方法；2、掌握線性電阻、非線性電阻元件伏安特性的逐點(diǎn)測(cè)試法；3、掌握實(shí)驗(yàn)臺(tái)上直流電工儀表和設(shè)備的使用方法。二、原理說(shuō)明任何一個(gè)二端元件的特性可用該元件上的端電壓U與通過(guò)該元件的電流I之間的函數(shù)關(guān)系I＝f(U)來(lái)表示，即用I—U平面上的一條曲線來(lái)表征，這條曲線稱(chēng)為該元件的伏安特性曲線。1、線性電阻器的伏安特性曲線是一條通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，如圖3.1中a曲線所示，該直線的斜率等于該電阻器的電阻值。2、一般的白熾燈在工作時(shí)燈絲處于高溫狀態(tài)，其燈絲電阻隨著溫度的升高而增大，通過(guò)白熾燈的電流越大，其溫度越高，阻值也越大，一般燈泡的“冷電阻”與“熱電阻”的阻值可相差幾倍至十幾倍，所以它的伏安特性如圖3.1中b曲線所示。3、一般的半導(dǎo)體二極管是一個(gè)非線性電阻元件，其特性如圖3.1中c曲線。正向壓降很小(一般的鍺管為0.2～0.3V，硅管約為0．5～0．7V)，正向電流隨正向壓降的升高而急驟上升，而反向電壓從零一直增加到十至幾十伏時(shí)，其反向電流增加很小?粗略地可視為零?？梢?jiàn)，二極管具有單向?qū)щ娦?，但反向電壓加得過(guò)高，超過(guò)管子的極限值，則會(huì)導(dǎo)致管子擊穿損壞。4、穩(wěn)壓二極管是一種特殊的半導(dǎo)體二極管，其正向特性與普通二極管類(lèi)似，但其反向特性較特別，如圖3.1中d曲線。在反向電壓開(kāi)始增加時(shí)，其反向電流幾乎為零，但當(dāng)電壓增加到某一數(shù)值時(shí)(稱(chēng)為管子的穩(wěn)壓值,有各種不同—穩(wěn)壓值的穩(wěn)壓管)電流將突然增加，以后它的端電壓將維持恒定，不再隨外加的反向電壓升高而增大。3/35圖3.1三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)名稱(chēng)型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1可調(diào)直流穩(wěn)壓電源0~30V1DG042萬(wàn)用表MF4713直流數(shù)字毫安表1D314直流數(shù)字電壓表1D315滑線變阻器16二極管2CP151DG097穩(wěn)壓管2CW511DG098白熾燈12V1DG099線性電阻器RJ－1W－1KΩ1DG094/35四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、測(cè)定線性電阻器的伏安特性按圖3.2接線，調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源的輸出電壓U，從0伏開(kāi)始緩慢地增加，一直到10V，記下相應(yīng)的電壓表和電流表的讀數(shù)。圖3.2U（V）02468101（mA）2、測(cè)定非線性白熾燈泡的伏安特性將圖3.2中的R1，換成一只12V的汽車(chē)燈泡，重復(fù)1的步驟圖3.35/35U（V）0246810I（mA）3、測(cè)定半導(dǎo)體二極管的伏安特性按圖3.3接線，R為限梳電阻器，測(cè)二極管的正向特性時(shí)，其正向電流不得超過(guò)25mA，二極管D的正向壓降可在0~0.75V之間取值。特別是在0.5～o.75之間更應(yīng)多取幾個(gè)測(cè)量點(diǎn)。作反向特性實(shí)驗(yàn)時(shí)，只需將圖3.3中的二極管D反接，且其反向電壓可加到30V。正向特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)U（V）00.20.40.50.55…0.751（mA）反向特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)U（V）0－5－10－15－20－25－301（mA）4、測(cè)定穩(wěn)壓二極管的伏安特性只要將圖3.3中的二極管換成穩(wěn)壓二極管，重復(fù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3的測(cè)量。正向特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)U（V）1（mA）反向特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)U（V）1（mA）五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1、測(cè)二級(jí)管正向特性時(shí)，穩(wěn)壓電源輸出應(yīng)中小至太逐漸增加，應(yīng)時(shí)刻注意電流表讀數(shù)不得超過(guò)25mA，穩(wěn)壓源輸出端切勿碰線短路。6/352、進(jìn)行不同實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先估算電壓和電流值。合理選擇儀表的量程，勿使儀表超量程，儀表的極性亦不可按錯(cuò)。六、思考題1、線性電阻與非線性電阻的概念是什么?電阻器與二極管的伏安特性有何區(qū)別？2、設(shè)某器件伏安特性曲線的函數(shù)式為I＝f(v)，試問(wèn)在逐點(diǎn)繪制曲線時(shí)?其坐標(biāo)變量應(yīng)如何放置?3、穩(wěn)壓二極管與普通二極管有何區(qū)別，其用途如何?七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、根據(jù)各實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)，分別在方格紙上繪制出光滑的伏安特性曲線。(其中二極管和穩(wěn)壓管的正、反向特性均要求畫(huà)在同張圖中，正、反向電壓可取為不同勸比例尺)2、根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)、歸納被測(cè)各元件的特性。3、必要的誤差分析。4、心得體會(huì)及其他。7/35實(shí)驗(yàn)三疊加原理的驗(yàn)證一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證線性電路疊加原理的正確性，從而加深對(duì)線性電路的疊加性和齊次性的認(rèn)識(shí)和理解。二、原理說(shuō)明疊加原理指出：在有幾個(gè)獨(dú)立源共同作用下的線性電路中，通過(guò)每一個(gè)元件的電流或其兩端的電壓，可以看成是由每一個(gè)獨(dú)立源單獨(dú)作用時(shí)在該元件上所產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù)和。線性電路的齊次性是指當(dāng)激勵(lì)信號(hào)（某獨(dú)立源的值）增加或減小K倍時(shí)，電路的響應(yīng)（即在電路其他各電阻元件上所建立的電流和電壓值）也將增加或減小K倍。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)名稱(chēng)型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1直流穩(wěn)壓電源－6.12V切換1DG04-12直流穩(wěn)壓電源0~30V可調(diào)1DG04-13萬(wàn)用表MF4714直流數(shù)字電壓表1D315直流數(shù)字毫安表1D316迭加原理實(shí)驗(yàn)電路板1DG05四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容8/35實(shí)驗(yàn)線路如4.1所示圖4.11、圖4.1中，E1為＋6V、＋12V切換電源，取E1＝＋12V，E2為可調(diào)直流穩(wěn)壓電源，調(diào)至＋6V。2、令E1電源單獨(dú)作用時(shí)（將開(kāi)關(guān)S1投向E1側(cè)，開(kāi)關(guān)S2投向短路側(cè)），用直流數(shù)字電壓表和毫安表(接電流插頭)測(cè)量各支路電流及各電阻元件兩端的電壓，數(shù)據(jù)記人表格4.1。表4.1實(shí)驗(yàn)內(nèi)容測(cè)量項(xiàng)目E1(V)E2(V)I1(mA)I2(mA)I3(mA)UAB(V)UCD(V)UAD(V)UDE(V)U(V)E1單獨(dú)作用E2單獨(dú)作用E1、E2共同作用2E2單獨(dú)作用3、令E2電源單獨(dú)作用時(shí)（將開(kāi)關(guān)S1投向短路側(cè)，開(kāi)關(guān)S2投向E2側(cè)），重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟2的測(cè)量和記錄。4、令E1和E2共同作用時(shí)(開(kāi)關(guān)S1和S2分別投向E1和E2側(cè))，重復(fù)上述的測(cè)量和記錄。5、將E2的數(shù)值調(diào)至+12V，重復(fù)上述第3項(xiàng)的測(cè)量并記錄。9/356、將R5換成一只二極管1N4007(即將開(kāi)關(guān)S，投向二極管D側(cè))重復(fù)1~5的測(cè)量過(guò)程，數(shù)據(jù)記入表4.2。表4.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容測(cè)量項(xiàng)目E1(V)E2(V)I1(mA)I2(mA)I3(mA)UAB(V)UCD(V)UAD(V)UDE(V)U(V)E1單獨(dú)作用E2單獨(dú)作用E1、E2共同作用2E2單獨(dú)作用五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1、用電流插頭測(cè)量各支路電流時(shí)，應(yīng)注意儀表的極性，及數(shù)據(jù)表格中“＋－”號(hào)的記錄2、注意儀表量程的及時(shí)更換。六、預(yù)習(xí)思考題1、疊加原理中E1、E2分別單獨(dú)作用，在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)如何操作?可否直接將不作用的電源(El或E2置零(短接)?2、實(shí)驗(yàn)電路中，若有一個(gè)電阻器改為二級(jí)管，試問(wèn)疊加原理的迭加性與齊次性還成立嗎？為什么？七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格，進(jìn)行分析、比較、歸納、總結(jié)，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，即驗(yàn)證線性電路滿足疊加性與齊次性。2、各電阻器斯消耗的功率能否用疊加原理計(jì)算得出來(lái)？試用上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行計(jì)算并作結(jié)論。3、通過(guò)實(shí)驗(yàn)步驟6及分析數(shù)據(jù)表格4.2，你能得出什么樣的結(jié)論？4、心得體會(huì)及其他。10/35實(shí)驗(yàn)四戴維南定理的驗(yàn)證一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、通過(guò)對(duì)含源二端網(wǎng)絡(luò)外特性及戴維南等效電路外特性的測(cè)定比較，驗(yàn)證戴維南定理的正確性，加深對(duì)該定理的理解。2、掌握測(cè)量有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的一般方法。二、原理說(shuō)明1、任何一個(gè)線性含源網(wǎng)絡(luò)，如果僅研究其中一條支路的電壓和電流，則可將電路的其余部分看作是一有源二端網(wǎng)絡(luò)（或稱(chēng)為含源一端口網(wǎng)絡(luò)）。戴維南定理指出：任憑一個(gè)線性有源網(wǎng)絡(luò)，總可以用一個(gè)等效電壓源來(lái)代替，此電壓源的電動(dòng)勢(shì)E0等于這個(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓UOC，其等效內(nèi)阻R0等于該網(wǎng)絡(luò)中所有獨(dú)立源均置零（理想電壓源視為短接，理想電流視為開(kāi)路）時(shí)的等效電阻。UOC和RO稱(chēng)為有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效參數(shù)。2、有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的測(cè)量方法(1)開(kāi)路電壓、短路電流法在有源二端網(wǎng)絡(luò)輸出端開(kāi)路時(shí)，用電壓表直接測(cè)其輸出端的開(kāi)路電UOC，然后再將其輸出端短路，用電流表測(cè)其短路電流IOC，則內(nèi)阻為R0＝(2)伏安法用電壓表、電流表測(cè)出有源二端網(wǎng)絡(luò)的外特性如圖5.l所示。根據(jù)外特性曲線求出斜率tgФ，則內(nèi)阻R0＝tgФ=用伏安法，主要是測(cè)量開(kāi)路電壓及電壓電流為額定值IN時(shí)的輸出端電壓值UN，則內(nèi)阻為11/35R0＝若二端網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)阻值很低時(shí)，則不宜測(cè)其短路電流。圖5.1圖5.2（3）半電壓法如圖5.2所示，當(dāng)負(fù)載電壓為被測(cè)網(wǎng)絡(luò)開(kāi)路電壓一半時(shí)，負(fù)載電阻（由電阻箱的讀數(shù)確定）即為被測(cè)有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻值。（4）零示法在測(cè)量具有高內(nèi)阻有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓時(shí)，用電壓表進(jìn)行直接測(cè)量會(huì)造成較大的誤差，為了消除電壓表內(nèi)阻的影響，往往采用零示測(cè)量法，如圖5.3所示。圖5.312/35零示法測(cè)量原理是用一低內(nèi)阻的穩(wěn)定電源與被測(cè)有源二端網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行比較，當(dāng)穩(wěn)定電源的輸出電壓與有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓相等時(shí)，電壓表的讀數(shù)將為“0”，然后將電路斷開(kāi)，測(cè)量此時(shí)穩(wěn)壓電源的輸出電壓，即為被測(cè)有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)名稱(chēng)型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1可調(diào)直流穩(wěn)壓電源1DG012可調(diào)直流恒流源1DG053直流數(shù)字電壓表1D314直流數(shù)字毫安表1D315萬(wàn)用表MF4716可調(diào)電阻箱0~99999.9Ω1DG097電位器470Ω1DG098戴維南定理實(shí)驗(yàn)電路板1DG05四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容被測(cè)有源二端網(wǎng)絡(luò)如圖5.4（a）所示。1、用開(kāi)路電壓、短路電流法測(cè)定戴維南等效電路的U0C和R0。按圖5.4（a）線路接入穩(wěn)壓電源ES和恒流源IS及可變電阻箱RL，測(cè)定U0C和R0。U0C（V）ISC（mA）R0=2、負(fù)載實(shí)驗(yàn)按圖5.4（a）改變RL阻值，測(cè)量有源二端網(wǎng)絡(luò)的外特性。13/35RL(Ω)0∞U(V)I(mA)3、驗(yàn)證戴維南定理用一只470Ω的電位器，（當(dāng)可變電阻器用），將其阻值調(diào)整到等于按步驟“1”所得的等效電阻R0之值，然后令其與直流穩(wěn)壓電源（調(diào)到步驟“1”時(shí)所測(cè)得的開(kāi)路電壓U0C之值）相串聯(lián)，如圖5.414/35圖5.4（b）所示，仿照步驟“2”測(cè)其外特性，對(duì)戴氏定理進(jìn)行驗(yàn)證。RL(Ω)0∞U(V)I(mA)4、測(cè)定有源二端網(wǎng)絡(luò)等效電阻（又稱(chēng)人端電阻）的其它方法：將被測(cè)有源網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有獨(dú)立源置零（將電流IS去掉，也去掉電壓源，并在原電壓端所接的兩點(diǎn)用一根短路導(dǎo)線相連），然后用伏安法或者直接用萬(wàn)用表的歐姆檔去測(cè)定負(fù)載RL開(kāi)路后A、B兩點(diǎn)間的電阻，此即為被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻R0或稱(chēng)網(wǎng)絡(luò)的人端電阻Ri。5、用半電壓法和零示測(cè)量被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻R0及其開(kāi)路電壓U0C，線路及數(shù)據(jù)表格自擬。五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1、注意測(cè)量時(shí)，電流表量程的更換。2、步驟“4”中，電源置零時(shí)不可將穩(wěn)壓源短接。3、用萬(wàn)用表直接測(cè)R0時(shí)，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的獨(dú)立源必須先置零，以免損壞萬(wàn)用表，其次，歐姆檔必須經(jīng)調(diào)零后再進(jìn)行測(cè)量。4、改接線路時(shí)，要關(guān)掉電源。六、預(yù)習(xí)思考題1、在求戴維南等效電路時(shí)，作短路試驗(yàn)，測(cè)ISC的條件是什么？在本實(shí)驗(yàn)中可否直接作負(fù)載短路實(shí)驗(yàn)？請(qǐng)實(shí)驗(yàn)前對(duì)線路5.4(a)預(yù)先作好計(jì)算，以便調(diào)整實(shí)驗(yàn)線路及測(cè)量時(shí)可準(zhǔn)確地選取電表的量程。2、說(shuō)明測(cè)有源二端網(wǎng)絡(luò)開(kāi)路電壓及等效內(nèi)阻的幾種方法，并比較其優(yōu)缺點(diǎn)。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、根據(jù)步驟2和3，分別繪出曲線，驗(yàn)證戴維南定理的正確性，并分析產(chǎn)生誤差的原因。15/352、根據(jù)步驟1、4、5各種方法測(cè)得的UOC與RO與預(yù)習(xí)時(shí)電路計(jì)算的結(jié)果作比較，你能得出什么結(jié)論。3、歸納、總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。4、在圖5.4(a)里，RL為何值時(shí)，消耗的功率最大？5、心得體會(huì)及其他。16/35實(shí)驗(yàn)五RC－階電路的響應(yīng)測(cè)試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、測(cè)定RC－階電路的零輸入響應(yīng)，零狀態(tài)響應(yīng)及完全響應(yīng)；2、學(xué)習(xí)電路時(shí)間常數(shù)的測(cè)量方法：3、掌握有關(guān)做分電路和積分電路的概念；4、進(jìn)一步學(xué)會(huì)用示波器測(cè)繪圖形。二、原理說(shuō)明1、動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)的過(guò)渡過(guò)程是十分短暫的單次變化過(guò)程，對(duì)時(shí)間常數(shù)τ較大的電路，可用慢掃描長(zhǎng)余輝示波器觀察光點(diǎn)移動(dòng)的軌跡。然而能用一般的雙蹤示波器觀察過(guò)渡過(guò)程和測(cè)量有關(guān)的參數(shù)，必須使這種單次變化的過(guò)程重復(fù)出現(xiàn)。為此，我們利用信號(hào)發(fā)生器輸出的方波來(lái)模擬階躍激勵(lì)信號(hào)，即令方波輸出的上升沿作為零狀態(tài)響應(yīng)的正階躍激勵(lì)信號(hào)；方波下降沿作為零輸入響應(yīng)的負(fù)階躍激勵(lì)信號(hào)，只要選擇方波的重復(fù)周期遠(yuǎn)大于電路的時(shí)間常數(shù)τ。電路在這樣的方波序列脈沖信號(hào)的激勵(lì)下，它的響應(yīng)和直流接通與斷開(kāi)的過(guò)渡過(guò)程是基本相同的。2、RC一階電路的零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)分別按指數(shù)規(guī)律衰減和增長(zhǎng)，其變化的快慢決定于電路的時(shí)間常數(shù)τ3、時(shí)間常數(shù)τ的測(cè)定方法：用示波器測(cè)得零輸入響應(yīng)的波形如圖8.1(a)所示。根據(jù)一階微分方程的求解得知UC＝Ee-t/RC=Ee-t/s18/35圖8.1（a）零輸入響應(yīng)；（b）RC－階電路；（c）零狀態(tài)響應(yīng)當(dāng)t=τ時(shí)，UC（t）=0.368E此時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間就等于τ亦可用零狀態(tài)響應(yīng)波形增長(zhǎng)到0.632E所對(duì)應(yīng)的時(shí)間測(cè)得，如圖8.1（C）所示。4、微分電路和積分電路是RC－階電路中較典型的電路，它對(duì)電路元件參數(shù)和輸信號(hào)的周期有著特定的要求。圖8.2(a)微分電路；(b)積分電路一個(gè)簡(jiǎn)單的RC串聯(lián)電路，在方波序列脈沖的重復(fù)激勵(lì)下，當(dāng)滿足τ＝RC≤時(shí)（T為方波脈沖的重復(fù)周期），且由R端作為響應(yīng)輸出，這就成了一個(gè)微分電路，因?yàn)榇藭r(shí)電路的輸出信號(hào)電壓與輸入信號(hào)電壓的微分成正比。如圖8.2（a）所示。若將圖8.2（a）中的R與C位置調(diào)換一下，即由C端作為響應(yīng)輸出，且當(dāng)電路參數(shù)的選擇滿足τ＝RC≤條件時(shí)，如圖8.2（b）所示即稱(chēng)為積分電路，因?yàn)榇藭r(shí)電路的輸出信號(hào)電壓與輸入信號(hào)電壓的積分成正比。從輸出波形來(lái)看，上述兩個(gè)電路均起著波形變換的作用，請(qǐng)?jiān)趯?shí)驗(yàn)過(guò)程仔細(xì)觀察與記錄。18/35三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)名稱(chēng)型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1脈沖信號(hào)發(fā)生器1DG032雙蹤示波器POS902013動(dòng)態(tài)電路實(shí)驗(yàn)板1DG07四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)線路板的結(jié)構(gòu)如圖8.3所示，認(rèn)清R，C元件的布局及其標(biāo)稱(chēng)值，各開(kāi)關(guān)的通斷位置等等。1、選擇動(dòng)態(tài)電路板上的R、C元件，令R＝10KΩ，C＝3300pf組成如圖8.1(b)所示的RC充放電電路，E為脈沖信號(hào)發(fā)生器輸出Um＝3V，f=1KHz的方波電壓信號(hào)，并通過(guò)兩根同軸電纜線，將激勵(lì)源E和響應(yīng)Uc的信號(hào)分別連至示波器的兩個(gè)輸入口YA和YB，這時(shí)可在示波器的屏幕上觀察到激勵(lì)與響應(yīng)的變化規(guī)律，求測(cè)時(shí)間常數(shù)τ，并用方格紙按1：l的比例描繪波形。少量地改變電容值或電阻值，定性地觀察對(duì)響應(yīng)的影響，記錄觀察到的現(xiàn)象。2、令R＝10KΩ，C=o.1μf，觀察并描繪響應(yīng)的波形，繼續(xù)增大c之值，定性地觀察對(duì)響應(yīng)的影響。3、選擇動(dòng)態(tài)板上的R、C元件：組成如圖8.2(a)所示的微分電路，令c=0.0lμf，R＝100Ω在同樣的方波激勵(lì)信號(hào)(Um=3V，f=1KHz)作用下，觀測(cè)并描繪激勵(lì)與響應(yīng)的波形。增減R之值，定性地觀察對(duì)響應(yīng)的影響并做記錄，當(dāng)R增至1MΩ時(shí)，輸入輸出波形有何本質(zhì)上的區(qū)別？五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1、調(diào)節(jié)電子儀器各旋鈕時(shí)，動(dòng)作不要過(guò)猛。實(shí)驗(yàn)前，尚需熟讀雙蹤示波器的使用說(shuō)明，特別是觀察雙蹤時(shí)，要特別注意開(kāi)關(guān)、旋鈕的操作與調(diào)節(jié)。19/352、信號(hào)源的接地端與示波器的接地端要連在一起(稱(chēng)共地)。以防外界干擾而影響測(cè)量的準(zhǔn)確性。3、示波器的輝度不應(yīng)過(guò)亮，尤其是光點(diǎn)長(zhǎng)期停留在熒光屏上不動(dòng)時(shí)，應(yīng)將輝度調(diào)暗，以延長(zhǎng)示波管的使用壽命。六、預(yù)習(xí)思考題1、什么樣的電信號(hào)可作為RC一階電路零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和完全響應(yīng)的激勵(lì)信號(hào)?2、已知RC一階電路R=10KΩ，C=0.1μf，試計(jì)算時(shí)間常數(shù)τ，并根據(jù)τ值的物理意義，擬定測(cè)量τ的方案。3、何謂積分電路和微分電路，它們必須具備什么條件?它們?cè)诜讲ㄐ蛄忻}沖的激勵(lì)下，其輸出信號(hào)波形的變化規(guī)律如何?這兩種電路有何功用?4、當(dāng)電容C具有初始值時(shí)，RC一階電路在方波作用下是否會(huì)出現(xiàn)無(wú)暫態(tài)的現(xiàn)象，為什么?5、預(yù)習(xí)要求：熟讀儀器使用說(shuō)明．回答上述問(wèn)題，準(zhǔn)備方格紙。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果，在方格紙上繪出RC一階電路充放電時(shí)uc的變化曲線，由曲線測(cè)得τ值，說(shuō)明不同的τ值對(duì)RC電路響應(yīng)速度的影響；并與參數(shù)值的計(jì)算結(jié)果作比較，分析誤差原因。2、根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果，歸納、總結(jié)積分電路和微分電路的形成條件，闡明波形變換的特征?并回答預(yù)習(xí)思考題4的問(wèn)題。3、心得體會(huì)及其他20/35圖8.3動(dòng)態(tài)電路、選頻電路實(shí)驗(yàn)板21/35實(shí)驗(yàn)六R、L、C元件阻抗特性的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、驗(yàn)證電阻，感抗、容抗與頻率的關(guān)系，測(cè)定R~f,XL~f與XC~f特性曲線；2、加深理解R、L、C元件端電壓與電流間的相位關(guān)系。二、原理說(shuō)明1、在正弦交變信號(hào)作用下，R、L、C電路元件在電路中的阻抗作用與信號(hào)的頻率有關(guān)，它們的阻抗頻率特性R~f,XL~f與XC~f曲線如圖10.1所示。2、元件阻抗頻率特性的測(cè)量電路如圖10.2所示。圖10.1圖10.2圖中的r是提供測(cè)量回路電流用的標(biāo)準(zhǔn)小電阻，由于r的阻值遠(yuǎn)小于被測(cè)元件的阻抗值，因此可以認(rèn)為AB之間的電壓就是被測(cè)元件R或L或C兩端的電壓，流過(guò)被測(cè)元件的電流則可由r兩端的電壓除以r所得。若用雙蹤示波器同時(shí)觀察r與被測(cè)元件兩端的電壓，亦就展現(xiàn)出被測(cè)元件兩端的電壓和流過(guò)該元件電流的波形，從而可在熒光屏上測(cè)出電壓與電流的幅值及它們之間的相位差。3、將元件R、L、C串聯(lián)或并聯(lián)相接，亦可用同樣的方法測(cè)得Z串與Z并時(shí)的阻抗聯(lián)率特性Z～f，根據(jù)電壓、電流的相位差可判斷Z串或Z并是感性還是容性負(fù)載。23/354、元件的阻抗角(即相位差Φ)隨輸入信號(hào)的頻率變化而改變，將各個(gè)不同頻率下的相位差畫(huà)在以頻率f為橫坐標(biāo)，阻抗角Φ為縱座標(biāo)的座標(biāo)紙上，并用光滑的曲線連接這些點(diǎn)，即得到阻抗角的頻率特性曲線。用雙蹤示波器測(cè)量阻抗角的方法如圖10.3所示。熒光屏上數(shù)得一個(gè)周期占n格，相位差占m格，則實(shí)際的相位差Φ(阻抗角)為Φ=m×圖10.3三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)名稱(chēng)型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1低頻信號(hào)發(fā)生器1DG032交流毫伏表EM217213雙蹤示波器POS902014實(shí)驗(yàn)線路元件R＝IKΩ，C＝0.01μfL約1H.r=1Ω1DG095頻率計(jì)1DG03四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、測(cè)量R、L、C元件的阻抗頻率特性通過(guò)電纜線將低頻信號(hào)發(fā)生器輸出的正信號(hào)接至如圖10.2的電路，為激勵(lì)源U，并用交流毫伏表測(cè)量,使激勵(lì)電壓的有效值U=3V，并保不變。23/35使信號(hào)源的輸出頻率從200HZ逐漸增至5KHZ(用頻率計(jì)測(cè)量)，并使開(kāi)關(guān)S分別接通R、L、c三個(gè)元件，用交流毫伏表測(cè)量Ur，并通過(guò)計(jì)算得到相應(yīng)各頻率點(diǎn)時(shí)的R、XL與Xc之值，記入表中。頻率f(kHz)0.20.511.525RUr(mV)IR=Ur/r(mV)R=Ur/r(KΩ)LUr/(mV)IL=Ur/r(mA)XL=U/IL(KΩ)CUr/(mV)IC=Ur/r(mA)XC=U/IC(KΩ)2、用雙蹤示波器觀察在不同頻率下各元件阻抗角的變化情況，并作記錄。3、測(cè)量R、L、C元件串聯(lián)的阻抗頻率特性頻率f(KHz)n(格)m(格)Φ(度)五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1、交流毫伏表屬于高阻抗電表，測(cè)量前必須先調(diào)零。2、測(cè)Φ時(shí)，示波器的“v/div”和“t/div”的微調(diào)旋鈕應(yīng)旋置“校準(zhǔn)位置”。六、預(yù)習(xí)思考題24/351、復(fù)習(xí)正弦交流電路阻抗的概念2、測(cè)量R、L、C各個(gè)元件的阻抗角時(shí)，為什么要為它們串聯(lián)一個(gè)小電阻?可否用一個(gè)小電感或大電容代替?為什么?七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在方格紙上繪制R、L、C三個(gè)元件的阻抗頻率特性曲線，從中可得出什么結(jié)論?2、根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在方格紙上繪制R、L、C三個(gè)元件串聯(lián)的阻抗角頻率特性曲線，并總結(jié)、歸納出結(jié)論。3、回答預(yù)習(xí)思考題第2題的問(wèn)題。5、心得體會(huì)。25/35實(shí)驗(yàn)七R、L、C串聯(lián)諧振電路的研究一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)習(xí)用實(shí)驗(yàn)方法繪制R、L、C串聯(lián)電路的幅頻特性曲線。2、加深理解電路發(fā)生諧振的條件、特點(diǎn)、掌握電路品質(zhì)因數(shù)（電路Q(chēng)值）的物理意義及其測(cè)定方法。二、原理說(shuō)明1、在圖14.1所示的R、L、C串聯(lián)電路中，當(dāng)正弦交流信號(hào)源的頻率f改變時(shí)，電路中的感抗、容抗隨之而變，電路中的電流也隨f而變。取電阻R上的電壓Uo作為響應(yīng)．當(dāng)輸入電壓Ui維持不變時(shí)，在不同信號(hào)頻率的激勵(lì)下，測(cè)出U0之值，然后以f為橫座標(biāo)，以U0/Ui為縱坐標(biāo)，繪出光滑的曲線，此即為幅頻特性，亦稱(chēng)諧振曲線（如圖14.2所示）圖14.1圖14.22、在f=f。=處(XL=XC)，即幅頻特性曲線尖峰所在的頻率點(diǎn)，該頻率稱(chēng)為諧振頻率，此時(shí)電路呈純阻性，電路阻抗的模為最小，在輸入電壓Ui為定值時(shí)，電路中的電流達(dá)到最大值，且與輸入電壓Ui同相位，從理論上講，此時(shí)Ui＝UR＝U0，UL＝UC＝QUi，式中的Q稱(chēng)為電路的品質(zhì)因數(shù)。3、電路品質(zhì)因數(shù)Q值的兩種測(cè)量方法一是根據(jù)公式Q=測(cè)定，UC與UL分別為諧振時(shí)電容器C和電感線圈L上的電壓；另一方法是通過(guò)測(cè)量諧振曲線的通頻帶寬度?f＝f2－f226/35再根據(jù)求出Q值，式中f。為諧振頻率，f2和f1是失諧時(shí)，幅度下降到為最大值的(=o.707)倍時(shí)的上、下頻率點(diǎn)。Q值越大，曲線越尖銳，通頻帶越窄，電路的選擇性越好，在恒壓源供電時(shí)，電路的品質(zhì)因數(shù)、選擇性與通頻帶只決定于電路本身的參數(shù)，而與信號(hào)源無(wú)關(guān)。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)名稱(chēng)型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1低頻信號(hào)發(fā)生器1DG032交流毫伏表EM217213雙蹤示波器POS902014頻率計(jì)1DG035諧振電路實(shí)驗(yàn)R＝330Ω、2.2KC＝2400pfL=約200mHDG07四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、按圖14.3組成監(jiān)視、測(cè)量電路，用交流毫伏表測(cè)電壓，用示波器監(jiān)視信號(hào)源輸出，令其輸出電壓Ui≤3V，并保持不變。圖14.327/352、找出電路的諧頻率f0，其方法是，將毫伏表接在R（330Ω）兩端，令信號(hào)源的頻率由小逐漸變大（注意要維持信號(hào)源的輸出幅度不變），當(dāng)Uo的讀數(shù)為最大時(shí)，讀得頻率計(jì)上的頻率值即為電路的諧振頻率f。，并測(cè)量Uc與UL之值(注意及時(shí)更換毫伏表的量限)。3、在諧振點(diǎn)兩側(cè)，按頻率遞增或遞減500Hz或1KHz，依次各取8個(gè)測(cè)量點(diǎn)，逐點(diǎn)測(cè)出Uo，UL，Uc之值，記人數(shù)據(jù)表格。F(KHz)U0UL(v)Uc(v)Ui=3V,R=330Ω,f0=,Q=,f2-f1=4、改變電阻值，重復(fù)步驟2，3的測(cè)量過(guò)程F(KHz)U0UL(v)Uc(v)Ui=3V,R=2.2Ω,f0=,Q=,f2-f1=五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1、測(cè)試頻率點(diǎn)的選擇應(yīng)在靠近諧振頻率附近多取幾點(diǎn)，在變換頻率測(cè)試前，應(yīng)調(diào)整信號(hào)輸出幅度(用示波器監(jiān)視輸出幅度)，使其維持在3V輸出。2、在測(cè)量Uc和UL數(shù)值前，應(yīng)將毫伏表的量限改大約十倍，而且在測(cè)量UL與Uc時(shí)，毫伏表的“+”端接C與L的公共點(diǎn)，其接地端分別觸及L和C的近地端N2和N1。3、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中交流毫伏表電源線采用兩線插頭。六、預(yù)習(xí)思考題1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)線路板給出的元件參數(shù)值．估算電路的諧振頻率。28/352、改變電路的哪些參數(shù)可以使電路發(fā)生諧振，電路中R的數(shù)值是否影響諧振頻率值?3、如何判別電路是否發(fā)生諧振?測(cè)試諧振點(diǎn)的方案有哪些？4、電路發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí)，為什么輸入電壓不能太大，如果信號(hào)源給出3V的電壓，電路諧振時(shí)，用交流毫伏表測(cè)UL和Uc，應(yīng)該選擇用多大的量限?5、要提高R、L、C串聯(lián)電路的品質(zhì)因數(shù)，電路參數(shù)應(yīng)如何改變?6、本實(shí)驗(yàn)在諧振時(shí)，對(duì)應(yīng)的UL與Uc是否相等?如有差異?原因何在?七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，繪出不同Q隨時(shí)三條幅頻特性曲線U0=f（f），UL=f（f），UC＝f（f）2、計(jì)算出通頻帶與Q值，說(shuō)明不同R值時(shí)對(duì)電路通頻帶與品質(zhì)因數(shù)的影響。3、對(duì)兩種不同的測(cè)Q值的方法進(jìn)行比較，分析誤差原因。4、諧振時(shí)，比較輸出電壓U。與輸入電壓Ui是否相等?試分析原因。5、通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)，總結(jié)、歸納串聯(lián)諧振電路的特性。6、心得體會(huì)及其他。29/35實(shí)驗(yàn)八三相交流電路電壓、電流的測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握三相負(fù)載形星形聯(lián)接、三角形聯(lián)接的方法，驗(yàn)證這兩種接法下線、相電壓，線、相電流之間的關(guān)系。2、充分理解三相四線供電系統(tǒng)中中線的作用。二、原理說(shuō)明1、三相負(fù)載可接成星形(又稱(chēng)“Y”接)或三角形(又稱(chēng)“?”接)，當(dāng)三相對(duì)稱(chēng)負(fù)載作Y形聯(lián)接時(shí)，線電壓Ul是相電壓Up的信。線電流I1等于相電流IP，即U1＝UP，Ii＝Ip當(dāng)采用三相四線制接法時(shí)，流過(guò)中線的電流I0＝0，所以可以省去中線。當(dāng)對(duì)稱(chēng)三相負(fù)載作?形聯(lián)時(shí)，有I1＝IP，Ui＝Up2、不對(duì)稱(chēng)三相負(fù)載作Y聯(lián)接時(shí)，必須采用三相四線制按法。即Y。接法。而且中線必須牢固聯(lián)接，以保證三相不對(duì)稱(chēng)負(fù)載的每相電壓維持對(duì)稱(chēng)不變。倘若中線開(kāi)斷，會(huì)導(dǎo)致三相負(fù)載電壓的不對(duì)稱(chēng)，致使負(fù)載輕的那一相的相電壓過(guò)高?使負(fù)載遭受損壞；負(fù)載重的一相相電壓又過(guò)低，使負(fù)載不能正常工作。尤其是對(duì)于三相照明負(fù)載，無(wú)條件地一律采用Y。接法。3、對(duì)于不對(duì)稱(chēng)負(fù)載作?接時(shí)，I1≠I(mǎi)P，但只要電源的線電壓Ul對(duì)稱(chēng)，加在三相負(fù)載上的電壓仍是對(duì)稱(chēng)的，對(duì)各相負(fù)載工作沒(méi)有影響。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)名稱(chēng)型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1交流電壓表2DG01B2交流電流表2DG01B3萬(wàn)用表14三相自耦調(diào)壓器1